本發(fā)明涉及一種比色試劑及制備方法和應(yīng)用，特別是一種2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

比色試劑能高靈敏、高選擇檢測(cè)特定離子，具有檢測(cè)成本低、速度快、設(shè)備簡單、方法簡便、直觀等特點(diǎn)，在分析檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。比色試劑不僅能目視檢測(cè)、定性分析，還能借助于比率吸收的光譜性質(zhì)，利用檢測(cè)時(shí)形成等吸收點(diǎn)，同時(shí)存在不同波長的吸收峰比率的變化進(jìn)行測(cè)定，有更高的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度。利用吸光度的比值即比率吸收檢測(cè)方式有別于單一波長的吸光度的變化檢測(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中受檢測(cè)對(duì)象的組成、比色試劑濃度、測(cè)試條件、光源波動(dòng)及儀器敏感性等因素的影響小，通過兩個(gè)不同波長下吸光度的比值變化，降低影響準(zhǔn)確測(cè)定的因素，能使檢測(cè)的響應(yīng)線性范圍、檢測(cè)限、準(zhǔn)確性顯著提高。

陰離子在生命科學(xué)和化學(xué)過程中起著重要作用。陰離子的廣泛應(yīng)用使其檢測(cè)在化工、環(huán)境、醫(yī)藥、生命科學(xué)等領(lǐng)域有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。陰離子大多采用離子色譜技術(shù)檢測(cè)。而陰離子探針檢測(cè)技術(shù)中探針試劑的設(shè)計(jì)受陰離子具有較小的電荷/半徑比，導(dǎo)致利用靜電作用識(shí)別陰離子的效果較差；陰離子對(duì)溶液pH值敏感，在低pH值下會(huì)質(zhì)子化而導(dǎo)致其所帶負(fù)電荷減少，從而比陽離子識(shí)別的難度更高；陰離子有不同幾何結(jié)構(gòu)，空間效應(yīng)影響較大；陰離子受溶劑化作用影響較大。因此，相對(duì)于陽離子而言，陰離子探針試劑的設(shè)計(jì)需要考慮更多的影響因素。

與其它陰離子相比較，F(xiàn)^-能與檢測(cè)試劑的氫鍵部分如氨基、羥基、酰氨基等形成較強(qiáng)的氫鍵。因此，在有機(jī)溶劑中，F(xiàn)^-的引入就會(huì)引起檢測(cè)試劑發(fā)生明顯的顏色變化，而對(duì)于F^-的檢測(cè)往往伴隨著AcO^-的干擾，研制選擇性更好的陰離子檢測(cè)試劑或能同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種離子的選擇性檢測(cè)試劑是比較困難的。陰離子檢測(cè)探針試劑已有很多報(bào)道，但用同一試劑能在接近近紅外波長下選擇性檢測(cè)F^-、AcO^-，同時(shí)還能應(yīng)用于pH、H₂O的目視檢測(cè)的比色試劑未見報(bào)道。

陰離子檢測(cè)探針試劑已有很多報(bào)道，但用同一試劑能在接近近紅外波長下選擇性檢測(cè)F^-、AcO^-，同時(shí)還能應(yīng)用于pH、H₂O的目視檢測(cè)的比色試劑未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明利用喹啉衍生物和硝基偶氮苯衍生物為主要原料制備得到一種能應(yīng)用于分析化學(xué)中檢測(cè)F^-、AcO^-，及pH、H₂O的比色試劑。本發(fā)明比色試劑通過控制不同溶劑，用比率吸收法選擇性檢測(cè)F^-、AcO^-。同時(shí)，還能簡便、快速的應(yīng)用于F^-、AcO^-、pH、H₂O的目視檢測(cè)。制備成本低廉，檢測(cè)靈敏度高、選擇性好，操作條件易于控制，應(yīng)用前景好。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑，所述比色試劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑，所述比色試劑主要由按物質(zhì)量份計(jì)算的對(duì)硝基苯胺5-15份、濃度為0.5M的水楊醛水溶液5-15份、8-羥基-2-甲基喹啉0.3-0.9份以及按體積份計(jì)算的濃度為2.5M的亞硝酸鈉水溶液1-10份、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38％的濃鹽酸1-8份、乙酸酐5-15份和吡啶10-30份制備而成。

前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑，所述比色試劑主要由按物質(zhì)量份計(jì)算的對(duì)硝基苯胺10份、濃度為0.5M的水楊醛水溶液10份、8-羥基-2-甲基喹啉0.69份以及按體積份計(jì)算的濃度為2.5M的亞硝酸鈉水溶液5份、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38％的濃鹽酸4份、乙酸酐10份和吡啶20份制備而成。

一種前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的制備方法，按照以下路線合成：

前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的制備方法中，包括以下步驟：

(1)向?qū)ο趸桨分屑尤胭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38％的濃鹽酸和水，溶解，得A品；

(2)A品于冰鹽浴下冷卻至0～5℃后，緩慢滴入濃度為2.5M的亞硝酸鈉水溶液，得B品；

(3)B品于冰浴下反應(yīng)1-3h后，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH＝7，得C品；

(4)向C品中加入濃度為0.5M的水楊醛水溶液，反應(yīng)3-5h，反應(yīng)完后有紅色沉淀析出，過濾，真空干燥過夜，四氫呋喃重結(jié)晶，得D品；

(5)D品置于微波反應(yīng)管中，加入8-羥基-2-甲基喹啉和乙酸酐，混合形成橙紅色溶液，得E品；

(6)E品于128-132℃、微波功率為48-52W條件下反應(yīng)55-65min，得F品；

(7)向F品中加入冰水，攪拌1-3h，出現(xiàn)橙黃色固體，過濾，干燥，得G品；

(8)G品中加入吡啶，在N₂保護(hù)下，80-85℃回流4-6h后，加水繼續(xù)回流18-22h，冷卻，得H品；

(9)H品中加入冰水，過夜，有棕紅色固體析出，過濾，干燥，粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析純化，洗脫劑為乙酸乙酯：正己烷，洗脫劑體積比為4:6，得橙紅色固體粉末，得I品，即得；

一種前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的應(yīng)用，包括

(1)作為紫外-可見吸收光譜法中用于檢測(cè)溶液中AcO^-、F^-以及pH的比色試劑；

(2)目視比色法檢測(cè)溶液中F^-、AcO^-、pH以及目視比色法檢測(cè)二甲基亞砜/水中水含量；

(3)負(fù)載比色試劑的試紙條檢測(cè)溶液pH。

前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的應(yīng)用，作為紫外-可見吸收光譜法中用于檢測(cè)溶液中AcO^-、F^-以及pH的比色試劑時(shí)，

檢測(cè)方法包括：

(1)紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)F^-：在乙腈溶液中，比色試劑在350nm與595nm的比率吸光度值與F^-濃度呈線性關(guān)系，用校正曲線法檢測(cè)F^-，F(xiàn)^-濃度的線性范圍為1.0-25.0μM，檢測(cè)限為0.63μM；

(2)紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)AcO^-：在體積比為19/1的乙腈/水溶液中，比色試劑在350nm與560nm的比率吸光度值與AcO^-濃度呈線性關(guān)系，用校正曲線法檢測(cè)AcO^-，AcO^- 濃度的線性范圍為1.0-45.0μM，檢測(cè)限為0.44μM；

(3)紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)pH：比色試劑在體積比為9/1的二甲基亞砜/水溶液中，分別加入至少3種不同pH值的Tirs-HCl緩沖溶液，所述pH值為3-9，取溶液于比色皿中進(jìn)行紫外-可見光譜測(cè)定；以波長為355nm和600nm處的吸收峰變化，可檢測(cè)pH范圍為6-9的溶液。

前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的應(yīng)用，

所述(1)在乙腈溶液中，紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)F^-時(shí)，其他共存陰離子為AcO^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-之一，在濃度與F^-相同時(shí)，對(duì)F^-的測(cè)定不干擾；

所述(2)在體積比為19/1的乙腈/水溶液中，紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)AcO^-時(shí)，其他共存陰離子為F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-之一，在濃度與AcO^-相同時(shí)，對(duì)AcO^-的測(cè)定不干擾；

9.如權(quán)利要求6所述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的應(yīng)用，其特征在于：目視比色法檢測(cè)溶液中F^-、AcO^-、pH以及目視比色法檢測(cè)二甲基亞砜/水中水含量時(shí)，檢測(cè)方法包括：

(1)目視比色法檢測(cè)溶液中F^-時(shí)，濃度為20μM的比色試劑乙腈溶液中，日光下，F(xiàn)^-離子濃度分別為0、10、100、1000μM時(shí)，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淡黃色、淺藍(lán)色、靛藍(lán)色、青色，檢測(cè)限為10μM；

(2)比色試劑目視比色法檢測(cè)溶液中AcO^-時(shí)，濃度為20μM的比色試劑在體積比為19/1的乙腈/水溶液中，日光下，在AcO^-離子濃度分別為0、10、100、1000μM時(shí)，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淡黃色、橘黃色、淺粉色、粉紅色，檢測(cè)限為10μM；

(3)比色試劑目視比色法檢測(cè)溶液的pH時(shí)，濃度為20μM的比色試劑在pH分別為6、7、8、9的濃度為5mM的Tirs-HCl緩沖溶液中，用二甲基亞砜/水稀釋使得二甲基亞砜/水的體積比為9/1，日光下，在pH分別為6、7、8、9緩沖溶液中，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淺黃色、淺綠色、淺藍(lán)色、蔚藍(lán)色；

(4)比色試劑目視比色法檢測(cè)二甲基亞砜/水中水含量時(shí)，濃度為20μM的比色試劑在不同水含量的二甲基亞砜/水緩沖溶液中，在水含量分別為1％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％時(shí)，日光下，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為湖藍(lán)色、蔚藍(lán)色、紫色、深紫紅色、淺紫紅色、粉紅色、淺粉紅色、藕色、象牙白；比色試劑通過目視比色法定性和半定量檢測(cè)溶液中H₂O的百分含量，檢測(cè)限為1％。

前述的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑的應(yīng)用，負(fù)載比色試劑的試紙條檢測(cè)溶液pH時(shí)，將試紙條分別先浸入濃度為1mM的比色試劑乙腈溶液中進(jìn)行試劑負(fù)載，取出，再將試紙條分別浸入pH為7、8、9、10的濃度為0.05M的Tirs-HCl緩沖溶液后，日光下，試紙條顏色變化分別對(duì)應(yīng)為黃色、淺橙色、橙紅色、紫紅色。

申請(qǐng)人對(duì)本發(fā)明合成的2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉比色試劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征測(cè)試，得出核磁共振氫譜數(shù)據(jù)、碳譜數(shù)據(jù)、質(zhì)譜數(shù)據(jù)和紅外特征峰光譜數(shù)據(jù)，具體見表1，表2和表3。根據(jù)所得數(shù)據(jù)，證實(shí)了所得2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

表1結(jié)構(gòu)表征檢測(cè)結(jié)果

表2質(zhì)譜數(shù)據(jù)

表3紅外特征峰光譜數(shù)據(jù)

表4核磁共振碳譜數(shù)據(jù)

為驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，部分實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果如下：

1、對(duì)F^-、AcO^-有識(shí)別檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈溶液中，分別加入200μM陰離子Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-溶液時(shí)，沒有觀察到比色試劑的紫外-可見吸收光譜有明顯的變化；而加入200μM的F^-、AcO^-使比色試劑在350nm 處的吸收峰減弱，在420nm、595nm處出現(xiàn)新的吸收峰；在418nm處有等吸收點(diǎn)，350nm與595nm處形成比率吸收，表明在此條件下比色試劑對(duì)F^-、AcO^-有識(shí)別檢測(cè)作用。具體見圖1。

2、在濃度為10μM的比色試劑在不同體積比的乙腈/水溶液中，分別加入200μM的F^-或AcO^-后，測(cè)量最大吸收波長處的吸光度。在乙腈溶液中試劑-F^-、試劑-AcO^-在595nm處吸光度最大，在乙腈/水溶液中，試劑-F^-、試劑-AcO^-的最大吸收波長紫移至560nm，吸光度降低；在乙腈/水(19/1，v/v)時(shí)，試劑-F^-在560nm處吸光度降低比試劑-AcO^-的在該波長的吸光度降低明顯。表明比色試劑在乙腈溶液中同時(shí)檢測(cè)F^-、AcO^-；比色試劑在乙腈/水(19/1，v/v)溶液中檢測(cè)AcO^-?？v坐標(biāo)為最大吸收波長處的吸光度，橫坐標(biāo)為測(cè)試液中乙腈/水的體積比。具體見圖2。

3、在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈溶液中，加入200μM的F^-后在595nm有最大吸收峰，再在該試劑-F^-混合溶液中加入200μM的AcO^-后在595nm的最大吸收峰幾乎沒有變化；反之，在濃度為10μM的比色試劑的乙腈溶液中，加入200μM的AcO^-后在595nm有最大吸收峰，再在該試劑-AcO^-混合溶液中加入200μM的F^-后在595nm的最大吸收峰幾乎沒有變化。表明在此條件下，AcO^-的存在對(duì)比色試劑檢測(cè)F^-的吸收光譜無明顯影響；F^-的存在對(duì)比色試劑檢測(cè)AcO^-的吸收光譜無明顯影響，也即F^-和AcO^-相互不干擾試劑的檢測(cè)。具體見圖3。

4.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈溶液中，分別加入不同濃度F^-到試劑溶液中，隨F^-的加入，測(cè)得紫外-可見吸收光譜滴定曲線。比色試劑在350nm處的吸收峰強(qiáng)度逐漸降低，而在420nm、595nm處吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，418nm處有等吸收點(diǎn)，350nm與595nm處形成比率吸收，隨F^-濃度而線性變化。具體見圖4。

5.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈溶液中分別加入不同濃度F^-，測(cè)定比率吸收值?？v坐標(biāo)為595nm與350nm波長處吸光度的比值，橫坐標(biāo)為F^-的濃度。F^-濃度在1.0～25.0μM范圍內(nèi)與試劑的比率吸光度成線性關(guān)系。具體見圖5。

6.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈溶液中，加入200μM的F^-，AcO^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-后，F(xiàn)^-，AcO^-使比色試劑在350nm處的吸光度降低，而在595nm處的吸光度增強(qiáng)，其他陰離子的加入無此現(xiàn)象；測(cè)定595nm與350nm處的吸光度比值。再分別向試劑-F^-混合溶液中加入200μM的上述其他陰離子后測(cè)定595nm和350nm處的吸光度比值。黑色條表示在比色試劑中分別加入上述陰離子后在波長595nm與350nm處的吸光度比值。白色條表示在試劑-F^-混合溶液中再分別加入上述其他共存陰離子后在595nm與 350nm處的吸光度比值。表明比色試劑檢測(cè)F^-的比率吸光度不受包括AcO^-在內(nèi)的上述其他陰離子共存的影響?？v坐標(biāo)為波長分別為595nm與350nm處吸光度的比值。具體見圖6。

7.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈-水(乙腈/水的體積比為19/1)溶液中，分別加入200μM陰離子F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-時(shí)，除I^-和HSO₄^-的加入使比色試劑的紫外-可見吸收光譜有微弱變化外，其余陰離子的加入沒有觀察到比色試劑的光譜有明顯變化；而加入200μM的AcO^-時(shí)，AcO^-使比色試劑在350nm處的吸收峰減弱，在420nm、560nm處出現(xiàn)新的吸收峰，在410nm處有等吸收點(diǎn)，350nm與560nm處形成比率吸收，表明在此條件下比色試劑僅對(duì)AcO^-有識(shí)別檢測(cè)作用。具體見圖7。

8.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈-水(乙腈/水的體積比為19/1)溶液中，分別加入不同濃度AcO^-，隨AcO^-的加入，測(cè)得紫外-可見吸收光譜滴定曲線。比色試劑在350nm處的吸收峰強(qiáng)度逐漸降低，而在420nm、560nm處吸收峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，410nm處有等吸收點(diǎn)，350nm與560nm處形成比率吸收，隨AcO^-濃度而線性變化。具體見圖8。

9.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈-水(乙腈/水的體積比為19/1)溶液中分別加入不同濃度AcO^-，測(cè)定比率吸光度值?？v坐標(biāo)為560nm與350nm波長處吸光度的比值，橫坐標(biāo)為AcO^-的濃度。AcO^-濃度在1.0～45.0μM范圍內(nèi)與試劑的比率吸光度成線性關(guān)系。具體見圖9。

10.在比色試劑濃度為10μM的試劑-乙腈-水(乙腈/水的體積比為19/1)溶液中，分別加入200μM的AcO^-，F(xiàn)^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-后，AcO^-使比色試劑在350nm處的吸光度減弱，而在560nm處的吸光度增強(qiáng)，其他陰離子的加入無此現(xiàn)象；測(cè)定560nm與350nm處的吸光度比值。再分別向試劑-AcO^-混合溶液中加入200μM的上述其他陰離子后測(cè)定560nm和360nm處的吸光度比值。黑色條表示在比色試劑中加入不同陰離子后在波長560nm與350nm處的吸光度比值。白色條表示在試劑-AcO^-混合溶液中再分別加入上述其他共存陰離子后在560nm與350nm處的吸光度比值變化。表明比色試劑檢測(cè)AcO^-的比率吸光度不受包括F^-在內(nèi)的上述其他陰離子共存的影響。縱坐標(biāo)為波長分別為560nm與350nm處吸光度的比值。見圖10。

11.日光下，比色試劑濃度為20μM的試劑-乙腈溶液中，在F^-離子濃度分別為0、10、100、1000μM時(shí)，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淡黃色、淺藍(lán)色、靛藍(lán)色、青色?？赏ㄟ^目視比色法定性和半定量檢測(cè)F^-離子，檢測(cè)限為10μM。具體見圖11。

12.日光下，比色試劑濃度為20μM的試劑-乙腈-水(乙腈/水的體積比為19/1)溶液，在AcO^-離子濃度分別為0、10、100、1000μM時(shí)，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淡黃色、 橘黃色、淺粉色、粉紅色。由此可通過目視比色法定性和半定量檢測(cè)AcO^-離子，檢測(cè)限為10μM。見圖12。

13.在比色試劑濃度為10μM的試劑-二甲基亞砜-水(二甲基亞砜/水的體積比為9/1)溶液中，分別加入濃度為5mM的不同pH的Tirs-HCl緩沖液。pH為3～6時(shí)，比色試劑溶液的紫外-可見吸收光譜圖無明顯變化；pH為7～9時(shí)，比色試劑在355nm的吸收峰隨pH值的增大強(qiáng)度逐漸降低，在600nm處出現(xiàn)新的吸收峰，強(qiáng)度隨pH值的增大而增強(qiáng)，表明比色試劑在二甲基亞砜/水(9/1，v/v)溶液中可檢測(cè)pH范圍為6～9的弱酸至弱堿性溶液。具體見圖13。

14日光下，比色試劑濃度為20μM的試劑-二甲基亞砜-水(二甲基亞砜/水的體積比為9/1)溶液，在pH分別為6、7、8、9的濃度為5mM的Tirs-HCl緩沖溶液中，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淺黃色、淺綠色、淺藍(lán)色、蔚藍(lán)色。由此可目視檢測(cè)pH范圍為6～9的弱酸至弱堿性溶液，具體見圖14。

15.日光下，將試紙條先浸入濃度為1mM的比色試劑的二甲基亞砜溶液中，取出、再將濾紙條分別浸入pH為7、8、9、10的濃度為0.05M的Tirs-HCl緩沖溶液后，濾紙條顏色變化分別對(duì)應(yīng)為黃色、淺橙色、橙紅色、紫紅色。表明用試劑濾紙條可目視檢測(cè)pH范圍為7～10的中性至弱堿性溶液。

16.日光下，濃度為20μM的試劑溶液，在不同水含量的二甲基亞砜/水(pH 9，2mM Tirs-HCl)的緩沖溶液中，在水含量分別為1％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％時(shí)，試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為湖藍(lán)色、蔚藍(lán)色、紫色、深紫紅色、淺紫紅色、粉紅色、淺粉紅色、藕色、象牙白。由此可通過目視比色法定性和半定量檢測(cè)溶液中H₂O的百分含量，檢測(cè)限為1％。具體見圖16。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)比色試劑能高靈敏、高選擇檢測(cè)特定離子、分子，具有檢測(cè)成本低、速度快、設(shè)備簡單、方法簡便、直觀等特點(diǎn)，在分析檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。比色試劑不僅能目視檢測(cè)、定性分析，還能借助于比率吸收的光譜性質(zhì)，利用檢測(cè)時(shí)形成等吸收點(diǎn)，同時(shí)存在不同波長的吸收峰比率的變化進(jìn)行測(cè)定，有更高的檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度。利用吸光度的比值即比率吸收檢測(cè)方式有別于單一波長的吸光度的變化檢測(cè)，在實(shí)際應(yīng)用中受檢測(cè)對(duì)象的組成、比色試劑濃度、測(cè)試條件、光源波動(dòng)及儀器敏感性等因素的影響小，通過兩個(gè)不同波長下吸光度的比值變化，降低影響準(zhǔn)確測(cè)定的因素，能使檢測(cè)的響應(yīng)線性范圍、檢測(cè)限、準(zhǔn)確性顯著提高。

(2)識(shí)別性質(zhì)優(yōu)越。本發(fā)明的比色試劑，通過控制不同溶劑或溶劑比，采用比率吸收方 法，選擇性檢測(cè)多種目標(biāo)離子。不僅能用比率吸收方式檢測(cè)，而且還能用于目視比色快速檢測(cè)F^-、AcO^-、pH、H₂O及pH試紙。實(shí)現(xiàn)單一試劑的多功能應(yīng)用。

附圖說明：

圖1是比色試劑在乙腈溶液中與陰離子的紫外-可見吸收光譜圖；

圖2是不同體積比的乙腈/水溶液中比色試劑-F^-、試劑-AcO^-的吸光度變化圖；

圖3是乙腈溶液中比色試劑與F^-、AcO^-及F^-、AcO^-共存的紫外-可見吸收光譜圖；

圖4是乙腈溶液中不同濃度的F^-對(duì)比色試劑的紫外-可見吸收光譜滴定圖；

圖5是乙腈溶液中比色試劑檢測(cè)F^-的紫外-可見吸收光譜法校正曲線圖；

圖6是乙腈溶液中共存陰離子對(duì)比色試劑紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)F^-的影響圖；

圖7是乙腈/水(19/1，v/v)溶液中比色試劑與陰離子的紫外-可見吸收光譜圖；

圖8是乙腈/水(19/1，v/v)溶液中不同濃度的AcO^-對(duì)比色試劑的紫外-可見吸收光譜滴定圖；

圖9是乙腈/水(19/1，v/v)溶液中比色試劑檢測(cè)AcO^-的紫外-可見吸收光譜法校正曲線圖；

圖10是乙腈/水(19/1，v/v)溶液中共存陰離子對(duì)比色試劑紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)AcO^-的影響圖；

圖11是乙腈溶液中，日光下比色試劑目視比色檢測(cè)不同濃度F^-的溶液顏色變化照片；

圖12是乙腈/水(19/1，v/v)溶液中，日光下比色試劑目視比色檢測(cè)不同濃度AcO^-的溶液顏色變化照片；

圖13是二甲基亞砜/水(9/1，v/v)、不同pH的緩沖溶液中比色試劑的紫外-可見吸收光譜圖；

圖14是二甲基亞砜/水(9/1，v/v)中，日光下比色試劑目視比色檢測(cè)不同pH緩沖溶液的顏色變化照片；

圖15是比色試劑檢測(cè)不同pH緩沖溶液的試紙條顏色變化照片；

圖16是比色試劑目視檢測(cè)不同H₂O含量的溶液顏色照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

其制備方法為：

a、中間體：2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯甲醛的合成：

在100ml三口瓶中，加入對(duì)硝基苯胺(1.38g，10mmol)及4ml濃鹽酸和5ml水，待其溶解后于冰鹽浴下冷卻至0～5℃，將5ml亞硝酸鈉水溶液緩慢滴入其中，加完后于冰浴下繼續(xù)反應(yīng)2h，用氫氧化鈉溶液調(diào)pH＝7，然后將含水楊醛(1.22g，10mmol)20ml的水溶液加入其中，繼續(xù)反應(yīng)4h，反應(yīng)完后有紅色沉淀析出，過濾，真空干燥過夜，四氫呋喃重結(jié)晶，得2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯甲醛。產(chǎn)率53.5％。

b、2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉的制備

在25mL微波反應(yīng)管中，加入8-羥基-2-甲基喹啉0.11g(0.69mmol)、上述制備的2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯甲醛和10mL乙酸酐，混合形成橙紅色溶液，在128-132℃溫度下，微波功率50W，微波反應(yīng)60min；反應(yīng)結(jié)束后，移至圓底燒瓶，向反應(yīng)液中加入100mL冰水，攪拌2h，出現(xiàn)橙黃色的固體，過濾，干燥，得0.3g固體中間體；將該中間體固體置于100mL三頸瓶中，加20mL吡啶，在N₂保護(hù)下，80-85℃下回流5h，再加入9mL水，繼續(xù)回流20h，冷卻，加100mL的冰水，過夜，有棕紅色的固體析出，過濾，干燥，粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析純化，洗脫劑為乙酸乙酯:正己烷，洗脫劑體積比為4:6，得橙紅色固體粉末2-[2-羥基-5-(4-硝基偶氮苯)苯乙烯基]-8-羥基喹啉。產(chǎn)率80.8％。m.p.202～218℃；¹H NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ:11.303(s,1H,-OH),9.639(s,1H,-OH),8.451(d,J＝11.5Hz,2H,ArH),8.323(s,1H,ArH),8.251(d,1H,J＝20Hz,＝CH-),8.302(d,1H,J＝20.5Hz,ArH),8.066(d,2H,J＝11Hz,ArH),7.902(d,1H,J＝10.1Hz,ArH),7.842(d,1H,J＝11Hz,ArH),7.719(d,1H,J＝20.5Hz,＝CH-),7.409-7.358(m,2H,ArH),7.177(d,1H,J＝11Hz,ArH),7.101(d,1H,J＝11Hz,ArH)； ¹³C NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ:160.65,155.55,153.74,153.03,147.87,145.47,138.25,136.52,130.03,129.25,127.78,127.08,125.34,125.14,124.31,124.10,123.09,120.85,117.62,116.99,111.35；IR(cm^-1):3340,2924,2853,1593,1561,1455,1341,1301,1258,1086,985,857,828,755,720,618；MS(ESI)m/z:413.4[M+H]⁺。

實(shí)施例2：

本發(fā)明分析方法中各種試劑的配制方法：

(1)比色試劑二甲基亞砜儲(chǔ)備液的配制：稱取20.6mg比色試劑(按實(shí)施例1進(jìn)行制備)， 用二甲基亞砜溶解并配制成濃度為1mM的比色試劑二甲基亞砜儲(chǔ)備液50mL；

比色試劑乙腈儲(chǔ)備液的制備：稱取20.6mg比色試劑(按實(shí)施例1進(jìn)行制備)，用乙腈溶解并配制成濃度為1mM的比色試劑乙腈儲(chǔ)備液50mL；

(2)F^-儲(chǔ)備液配制：稱取四丁基氟化銨0.3155g，用乙腈溶解并配制成濃度為20mM的四丁基氟化銨乙腈儲(chǔ)備液50mL。

(3)AcO^-儲(chǔ)備液配制：稱取四丁基醋酸銨0.3015g，用乙腈溶解并配制成濃度為20mM的四丁基醋酸乙腈儲(chǔ)備液50mL。

其他陰離子(Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄-，PF₆^-)儲(chǔ)備液的制備：取相應(yīng)的四丁基銨鹽用乙腈溶解并稀釋成20mM的陰離子乙腈儲(chǔ)備液。

(4)Tris-HCl緩沖溶液(0.5M)：用濃度為0.5M三羥甲基(三氨基)乙烷(Tris)和0.5M HCl配制，調(diào)節(jié)pH至2～10；

Tris-HCl緩沖溶液(0.2M)：用濃度為0.2M三羥甲基(三氨基)乙烷(Tris)和0.2M HCl配制，調(diào)節(jié)pH至9；

Tris-HCl緩沖溶液(0.05M)：用濃度為0.05M三羥甲基(三氨基)乙烷(Tris)和0.05M HCl配制，調(diào)節(jié)pH至2～10；pH值用復(fù)合玻璃電極經(jīng)酸度計(jì)測(cè)定。

所用試劑為分析純?cè)噭囼?yàn)用水為超純水。

本發(fā)明所用紫外-可見分光光度計(jì)型號(hào)為UV-1800(日本島津公司)；Model 818型酸度計(jì)(美國奧立龍公司)；微波合成系統(tǒng)型號(hào)為Discover SP，美國CEM公司生產(chǎn)。

實(shí)施例3：

(1)紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)F^-

在10mL容量瓶中加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，0.1mL)，用乙腈稀釋至刻度，搖勻，得比色試劑溶液，取比色試劑溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定；

在系列10mL容量瓶中分別加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，0.1mL)后，再分別加入陰離子F^-，AcO^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-儲(chǔ)備液(20mM，0.1mL)，用乙腈稀釋至刻度，搖勻，取溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定。

在系列10mL容量瓶中分別加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，0.1mL)后，再分別加入陰離子F^-，AcO^-儲(chǔ)備液(20mM，0.1mL)，分別用乙腈/水稀釋至刻度，使溶液中乙腈/水的體積比為100/0、19/1、9/1、17/3、4/1、3/1，搖勻，得試劑溶液，取試劑溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定。

在濃度為10μM的比色試劑乙腈溶液中分別加入200μM的陰離子F^-，AcO^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-溶液后，只有F^-和AcO^-的加入使比色試劑溶液在350nm的吸收峰減弱，在420nm、595nm左右出現(xiàn)新的吸收峰；在418nm處有等吸收點(diǎn)，350nm與595nm處形成比率吸收，表明在此條件下試劑對(duì)F^-、AcO^-有識(shí)別檢測(cè)作用。(如圖1)。

濃度為10μM的比色試劑在不同體積比的乙腈/水溶液中，分別加入200μM的AcO^-或F^-后，測(cè)量最大吸收波長處的吸光度。在乙腈溶液中試劑-F^-、試劑-AcO^-在595nm處吸光度最大，在乙腈/水溶液中，試劑-F^-、試劑-AcO^-的最大吸收波長紫移至560nm，吸光度降低，降低程度不同；在乙腈/水(19/1，v/v)時(shí)，試劑-F^-在560nm處吸光度降低比試劑-AcO^-的在該波長的吸光度降低明顯(圖2)。因此，控制測(cè)比色試溶液中乙腈/水的比率，使比色試劑在乙腈溶液中檢測(cè)F^-；比色試劑在乙腈/水(19/1，v/v)溶液中檢測(cè)AcO^-。

在濃度為10μM的比色試劑乙腈溶液中，加入200μM的F^-后在595nm有最大吸收峰，再在該試劑-F^-混合溶液中加入200μM的AcO^-后在595nm的最大吸收峰幾乎沒有變化；反之，在濃度為10μM的試劑的乙腈溶液中，加入200μM的AcO^-后在595nm有最大吸收峰，再在該試劑-AcO^-混合溶液中加入200μM的F^-后在595nm的最大吸收峰幾乎沒有變化(圖3)。表明在此條件下，AcO^-的存在對(duì)比色試劑檢測(cè)F^-的吸收光譜無明顯影響；F^-的存在對(duì)比色試劑檢測(cè)AcO^-的吸收光譜無明顯影響，也即F^-和AcO^-相互不干擾比色試劑的檢測(cè)。

在濃度為10μM的比色試劑的乙腈溶液中，分別加入不同濃度的F^-后測(cè)定得到紫外-可見吸收光譜滴定曲線(如圖4)。測(cè)定F^-濃度變化時(shí)比色試劑在350nm和595nm處的吸光度的比值，獲得比率吸收校正曲線(如圖5)。由校正曲線的斜率和測(cè)定10次空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)定并計(jì)算得到比色試劑紫外-可見吸收法檢測(cè)F^-的濃度線性范圍和檢出限，列于表4。

比色試劑檢測(cè)F^-在350nm和595nm處的吸光度比值，在上述其他陰離子包括AcO^-分別作為共存離子存在于試劑-F^-混合溶液中，當(dāng)其他陰離子濃度與測(cè)試的F^-相當(dāng)時(shí)，其它陰離子對(duì)比色試劑檢測(cè)F^-的比率吸光度影響的相對(duì)偏差在5％以內(nèi)，不干擾測(cè)定(如圖6)。

表4比色試劑紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)F^-的分析參數(shù)

(2)紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)AcO^-

在10mL容量瓶中加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，0.1mL)，用乙腈/水稀釋至刻度，使溶液中乙腈/水體積比為19/1，搖勻，得比色試劑溶液，取比色試劑溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定；

在系列10mL容量瓶中分別加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，0.1mL)后，再分別加入陰離子F^-，AcO^-，Cl^-，Br^-，I^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-儲(chǔ)備液(20mM，0.1mL)，用乙腈/水稀釋至刻度，使乙腈/水體積比為19/1，搖勻，取溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定。

在濃度為10μM的比色試劑乙腈/水(19/1，v/v)溶液中，分別加入200μM的陰離子F^-，Cl^-，Br^-，I^-，AcO^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-時(shí)，只有AcO^-的加入使比色試劑溶液在350nm處的吸收峰減弱，在420nm、560nm處出現(xiàn)新的吸收峰，410nm處有等吸收點(diǎn)，350nm與560nm處形成比率吸收，表明在此條件下比色試劑對(duì)AcO^-有識(shí)別檢測(cè)作用(如圖7)。

在濃度為10μM的比色試劑乙腈/水(19/1，v/v)溶液中，加入不同濃度的AcO^-后測(cè)定得到紫外-可見吸收光譜滴定曲線(如圖8)。測(cè)定AcO^-濃度變化時(shí)比色試劑在350nm和560nm處的吸光度的比值，獲得比率吸收校正曲線(如圖9)。由校正曲線的斜率和測(cè)定10次空白值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)定并計(jì)算得到比色試劑紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)AcO^-的濃度線性范圍和檢出限，列于表5。

比色試劑檢測(cè)AcO^-在350nm和560nm處的吸光度比值，在上述其他陰離子包括F^-分別作為共存離子存在于試劑-AcO^-混合溶液中，當(dāng)其他陰離子濃度與測(cè)試的AcO^-相當(dāng)時(shí)，其它陰離子對(duì)比色試劑檢測(cè)AcO^-的比率吸光度影響的相對(duì)偏差在5％以內(nèi)，不干擾測(cè)定(如圖10)。

表5比色試劑紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)AcO^-的分析參數(shù)

(3)紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)pH

在10mL容量瓶中加入比色試劑二甲基亞砜儲(chǔ)備溶液(1mM，0.1mL)，用二甲基亞砜/水稀釋至刻度，使二甲基亞砜/水體積比為9/1，搖勻，得比色試劑溶液，取比色試劑溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定；

在系列10mL容量瓶中分別加入比色試劑二甲基亞砜儲(chǔ)備溶液(1mM，0.1mL)后，再分別加入pH為3、4、5、6、7、8、9的Tirs-HCl緩沖溶液(0.5M，20μL)，用二甲基亞砜/水稀釋至刻度，使二甲基亞砜/水體積比為9/1，搖勻后，取溶液約3mL于1cm的比色皿中進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)定。

pH為3～6時(shí)，比色試劑溶液的紫外-可見吸收光譜無明顯變化；pH為7～9時(shí)，比色試 劑溶液在355nm的吸收峰隨pH值的增大強(qiáng)度逐漸降低，在600nm出現(xiàn)新的吸收峰，強(qiáng)度隨pH值的增大而增強(qiáng)，表明比色試劑在二甲基亞砜(9/1，v/v)溶液中可檢測(cè)pH范圍為6～9的弱酸至弱堿性溶液(如圖13)。

實(shí)施例4：

(1)比色試劑目視比色法檢測(cè)溶液中F^-

在系列瓶子中，分別加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，40μL)，再分別加入不同體積的濃度為20mM的F^-儲(chǔ)備液后，用乙腈稀釋至2mL，得試劑-F^-溶液。日光下，在F^-離子濃度分別為0、10、100、1000μM時(shí)，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淡黃色、淺藍(lán)色、靛藍(lán)色、青色。由此可通過目視比色法定性和半定量檢測(cè)F^-離子，檢測(cè)限為10μM(如圖11)。

(2)比色試劑目視比色法檢測(cè)溶液中AcO^-

在系列瓶子中，分別加入比色試劑乙腈儲(chǔ)備液(1mM，40μL)，再分別加入不同體積的濃度為20mM的AcO^-儲(chǔ)備液后，用乙腈/水稀釋至2mL，使乙腈/水體積比為19/1，得比色試劑-AcO^-溶液；日光下，在AcO^-離子濃度分別為0、10、100、1000μM時(shí)，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淡黃色、橘黃色、淺粉色、粉紅色。由此可通過目視比色法定性和半定量檢測(cè)AcO^-離子，檢測(cè)限為10μM(如圖12)。

(3)比色試劑目視比色法檢測(cè)溶液的pH

在系列瓶子中，分別加入比色試劑二甲基亞砜儲(chǔ)備溶液(1mM，40μL)，再分別加入不同pH值的Tirs-HCl(0.5M，20μL)緩沖溶液，用二甲基亞砜/水稀釋至2mL，使二甲基亞砜/水體積比為9/1。日光下，濃度為20μM的比色試劑的二甲基亞砜(9/1，v/v)溶液，在pH分別為6、7、8、9的濃度為5mM的Tirs-HCl緩沖溶液中，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為淺黃色、淺綠色、淺藍(lán)色、蔚藍(lán)色。表明比色試劑可目視檢測(cè)pH范圍為6～9的弱酸至弱堿性溶液(如圖14)。

(4)負(fù)載比色試劑的試紙條檢測(cè)溶液pH

將普通濾紙裁剪為15mm×40mm作pH測(cè)試紙條，將濾紙條浸入1.0mM的比色試劑二甲基亞砜溶液，將比色試劑負(fù)載于試紙條后，再將該試紙條浸入濃度為0.05M的不同pH的Tirs-HCl緩沖液溶液中，隨pH的不同，日光下，試紙條呈現(xiàn)不同顏色。pH分別為7、8、9、10的緩沖溶液，試紙條顏色變化對(duì)應(yīng)為黃色、淺橙色、橙紅色、紫紅色。表明經(jīng)比色試劑負(fù)載后的試紙條可目視檢測(cè)pH范圍為7～10的中性至弱堿性溶液(如圖15)。

(5)比色試劑目視比色法檢測(cè)二甲基亞砜/水中水含量

在系列瓶子中，用濃度為1mM的比色試劑二甲基亞砜儲(chǔ)備溶液配制成濃度為20μM的 比色試劑溶液，在不同水含量的二甲基亞砜/水(pH 9，2mM Tirs-HCl)的緩沖溶液中，在水含量分別為1％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％時(shí)，日光下，比色試劑溶液顏色變化分別對(duì)應(yīng)為湖藍(lán)色、蔚藍(lán)色、紫色、深紫紅色、淺紫紅色、粉紅色、淺粉紅色、藕色、象牙白；由此可通過目視比色法定性和半定量檢測(cè)溶液中H₂O的百分含量，檢測(cè)限為1％(如圖16)。